Инструмент для изучения меланосом — органелл, придающих цвет коже, волосам и глазам

Меланосомы — это органеллы внутри клеток, производящие меланин, молекулу, отвечающую за цвет кожи, волос и глаз. Они производят разные формы меланина: черно-коричневый и желто-красный пигменты. Сочетание их уровней создает всё разнообразие цветов у людей.

Многие гены, связанные с цветом кожи, кодируют белки, активные в меланосомах, но их конкретные функции неизвестны. Чтобы помочь исследователям детальнее изучить биологию меланосом, лаборатория Дэвида Сабатини создала инструмент MelanoIP. Он позволяет быстро и специфично изолировать меланосомы из клетки и анализировать их содержимое, раскрывая идентичность работающих там белков и объясняя, как генетические вариации влияют на цвет кожи. В статье в Nature от 18 ноября Сабатини и аспирант Чарльз Хэнк Адельман представляют MelanoIP и показывают, как с его помощью раскрыли функцию белка меланосом MFSD12.

MelanoIP — новейший инструмент в серии, основанной на методе, который Сабатини (также профессор MIT и исследователь Медицинского института Говарда Хьюза) и его коллеги разработали для быстрого выделения специфичных органелл. Метод начинается с создания метки, которая локализуется в нужном типе органелл. Затем содержимое клетки подвергают воздействию шариков с антителами, которые захватывают эти метки и вместе с ними — целевые органеллы. Лаборатория уже адаптировала этот процесс для лизосом и пероксисом, а теперь — для меланосом.

Первый белок, на котором сосредоточились исследователи, MFSD12, был известен своей связью с выработкой красного пигмента (феомеланина). Его подавление приводит к более темной коже у людей и мышей, так как меланосомы производят коричнево-черный, но не светлый красный меланин. Однако точная роль MFSD12 была неизвестна. Используя MelanoIP, Адельман обнаружил, что MFSD12 необходим для импорта аминокислоты цистеина в меланосомы, что является обязательным компонентом для синтеза красного меланина. Исследование предполагает, что MFSD12 сам является транспортером, но нужны дальнейшие работы, чтобы подтвердить, действует ли он один или в комплексе с другими молекулами.

Одна из причин, по которой лаборатория выбрала меланосомы, — их близкое родство с лизосомами, для которых инструмент уже был создан. Это родство оказалось важным: Адельман обнаружил, что MFSD12 также необходим для транспорта цистеина в лизосомы. У людей с редким генетическим заболеванием цистинозом в лизосомах накапливается цистин (другая форма цистеина). Адельман выяснил, что ингибирование MFSD12 и предотвращение попадания цистеина в лизосомы может обратить вспять накопление цистина в клетках с мутацией, связанной с цистинозом. Это указывает на потенциальное терапевтическое применение ингибиторов MFSD12.

Теперь Адельман сосредоточится на раскрытии идентичности других белков, активных в меланосомах, и дальнейшем изучении биологии, лежащей в основе вариаций цвета кожи.